ZPD30A je elektronická záťaž na rýchle a lacné testovanie napájacích zdrojov, batérií a akumulátorov. Je dostupná u rôznych predajcov a vďaka ovládaniu prostredníctvom mikrokontroléra toto zariadenie meria aj celkovú kapacitu a celkovú dodanú energiu z batérie alebo akumulátora.

Priamy odkaz na kúpu ZPB 30 A - klikni (Banggood)

Testovanie napájacích zdrojov klasickým spôsobom

Zdroje energie musia poskytovať konštantné napätie v celom špecifikovanom rozsahu prúdu. Okrem toho zvlnenie, zvyšok z usmerneného sieťového napätia, musí byť čo najmenšie aj pri plnom zaťažení. Aby ste to mohli otestovať, musíte k napájaciemu zdroju pripojiť tzv. výkonový potenciometer (Reostat). V sérii s týmto reostatom je osadený merač prúdu na meranie prúdu dodávaného zdrojom. Na napájací zdroj umiestnite voltmeter na meranie výstupného napätia a osciloskop na sledovanie zvlnenia napätia na výstupe napájacieho zdroja. Potom môžete pomaly zvýšiť prúd posunutím kontaktu reostatu. Pri viacerých pozíciách si na list papiera zapíšte dodávaný prúd, výstupné napätie a zvlnenie. Pomocou týchto údajov môžete vytvoriť graf, v ktorom sú výstupné napätie a zvlnenie vnesené do grafu podľa dodávaného prúdu. Z nameraných hodnôt môžete tiež vypočítať vnútorný odpor napájacieho zdroja.

Testovanie napájacieho zdroja klasickým spôsobom.

Testovanie napájacích zdrojov moderným spôsobom

V súčasnosti sú na trhu meracie zariadenia, ktoré vďaka riadeniu mikrokontrolérov do značnej miery automatizujú vykonávanie opísaných meraní. Takéto zariadenia sa nazývajú „elektronické záťaže“ a zaťažujú napájací zdroj nastaviteľným prúdom. Na dvoch digitálnych meračoch môžete odčítať prúd a výstupné napätie zdroja. Jedinou nevýhodou týchto zariadení je to, že sú dosť drahé, mali by ste počítať s najmenej 700,00 EUR pre najlacnejšie verzie.

Testovanie zdroja napájania s „elektronickou záťažou“.

Testovanie batérií a akumulátorov

Pri testovaní týchto komponentov je dôležitý nielen vzťah medzi zaťažovacím prúdom a výstupným napätím, ale aj veličiny, ako je kapacita batérie a maximálna energia, ktorú môže batéria dodať. Kapacita znamená, ako dlho môže batéria alebo akumulátor dodať určité množstvo prúdu. Napríklad, ak má batéria kapacitu 10 Ah, znamená to, že dokáže dodať prúd 1 A po dobu jednej hodiny alebo prúd 100 mA po dobu desiatich hodín. Rozhodujúcim faktorom je tu konečné napätie. Predpokladajme, že batéria má plné nabíjacie napätie 13,8 V a prázdne nabíjacie napätie 12,4 V, potom sa kapacita meria vybíjaním batérie konštantným prúdom a meraním času, počas ktorého môže batéria dodávať tento prúd, kým napätie neklesne na 12,4. V. Výsledok aktuálneho času potom udáva skutočnú kapacitu batérie. Je samozrejme veľmi náročné merať kapacitu batérie tradičným spôsobom. Na tieto merania môžete použiť aj „elektronické zaťaže“. Tieto zariadenia je možné programovať tak, aby automaticky merali kapacitu a zobrazovali ju na displeji.

ZPB30A ako lacná alternatíva

Elektronická zaťaž ZPB30A

Na trhu je dostupná pod typovým označením ZPB30A veľmi lacná alternatíva komerčne dostupného a veľmi drahého elektronického zariadenia akým je "Elektronická záťaž". Ak prehľadáte internet, môžete si kúpiť kompletne zostavenú DPS za približne 15,00 € a samostatne zostaviteľný kryt z plexiskla za približne 6,50 €. Po veľmi rýchlej a bezproblémovej montáži obidva komponenty tvoria trochu zvláštne vyzerajúce zariadenie, pozri obrázok nižšie. Ukázalo sa, že je vynikajúcou alternatívou pre drahé komerčné zariadenia.

ZPB30A v kryte z plexiskla.

Čo môžme od ZPB30A očakávať?

ZPB30A nie je v podstate ničím iným ako mikroprocesorom riadený „výknový chladič“. V tomto prípade to znamená, že zariadenie prijíma určitý prúd zo zdroja napájania, ktorý ste k zariadeniu pripojili. Mikroprocesor zaisťuje, že tento prúd neustále tečie, aj keď sa mení napätie zdroja napätia. ZPB30A má dva režimy činnosti:

• FUN1

V tomto režime jednotka pracuje iba ako zdroj konštantného prúdu, ktorý zaťažuje pripojený zdroj napätia prúdom nastaviteľným medzi 200 mA a 9,99 A. Dva displeje ukazujú prúd a terminálne napätie pripojeného zdroja napätia. Tento režim je vhodný na testovanie stabilizovaných alebo nestabilizovaných napájacích zdrojov. Prúd môžete zvýšiť v niekoľkých krokoch a načítať napätie na hornom displeji.

• Fun2

V tomto režime funguje ZPB30A ako tester akumulátorov a batérií. Nastavíte nielen vybíjací prúd, ale aj prahovú hodnotu napätia rovnajúcu sa napätiu určenému výrobcom, keď je akumulátor alebo batéria úplne vybitá. Potom spustite ZPB30A. Horný displej zobrazuje svorkové napätie (V), kapacitu (Ah) a dodanú energiu (Wh). Keď sa terminálne napätie rovná prahovému napätiu, ZPB30A prestane nabíjať batériu a môžete odčítať celkovú dodanú kapacitu a celkovú dodanú energiu.

Elektronická realizácia ZPB30A

Na nasledujúcom obrázku sú uvedené najdôležitejšie komponenty na doske plošných spojov. Srdcom obvodu je veľký MOSFET typu IRFP150N od Infineon. Tento tranzistor vydrží 42 A pri 100 V pri maximálnom príkone 160 W. Táto časť sa používa ako nastaviteľný odpor. IRFP150N je namontovaný na veľkom chladiacom bloku s maximálnou povrchovou plochou s použitím chladiacich rebier. Čierne eloxovanie by samozrejme bolo ešte lepšie, ale stálo by to niekoľko centov navyše. Na zadnej strane je namontovaný 12 V ventilátor, ktorý je regulovaný na rýchlosť pomocou modulácie šírky impulzu. Čiže otáčky ventilátora sú úmerné teplote. Vedľa MOSFET-u je k chladiacemu bloku pripevnená ochranná dióda a potrebný snímač teploty.

Prúdový snímač pozostáva z hrubého drôtového mostíka, ktorý má podľa textu na DPS odpor 10 mΩ. K dispozícii je tiež malý skrutkový konektor, do ktorého musíte zapojiť testovaný zdroj napájania, akumulátor alebo batériu. Ak sa domnievate, že obvod dokáže absorbovať až 9,99 A, zdá sa, že tento malý skrutkový konektor je veľmi malý na zvládnutie potrebného  pripojenia. Vedľa tohto malého skrutkového terminálu je druhý malý konektor na okraji dosky plošných spojov. Okruh je pripravený na prácu s takzvanou „technikou merania štyroch vodičov“. Vysvetlíme to neskôr.

Na ľavej strane vidíte štandardný konektor 5,5 mm x 2,1 mm, ku ktorému musíte pripojiť stabilizované jednosmerné napätie 12 V, aby ste mohli zariadenie napájať. Okruh čerpá asi 500 mA napájacieho prúdu, malý napájací zdroj je dostatočne dobrý. Inteligencia je skrytá pod hornou DPS s displejmi a ovládacími prvkami. Jedná sa o osem bitový mikrokontrolér STM8S00 od spoločnosti STMicroelectronics. Na hornej doske plošných spojov vidíte napravo niečo, čo vyzerá ako otočný potenciometer, ale toto je rotačný enkodér, ktorý dodáva impulzy, pomocou ktorých nastavujete aktuálne a prahové napätie. Svoju voľbu môžete potvrdiť krátkym stlačením ovládača. Pod týmto kódovačom je malé červené tlačidlo, ktoré zapína zariadenie a potvrdzuje niekoľko možností ponuky.

Vizuálna kontrola ZPB30A

Na úvod musíme podotknúť, že v balení nie je zahrnutá žiadna príručka. Takže do úvahy pripadá iba experimentovať a zistiť tak, ako funguje elektronická zaťaž. DPS a súčasti vyzerajú profesionálne a nie je na čo sa sťažovať, s výnimkou už umiestnenej poznámky o skrutkovom termináli, ktorá mohla byť väčšia. Pozoruhodný je spôsob, akým je doska plošných spojov pripojená k aktuálnemu senzoru a MOSFETu, pozri obrázok nižšie. Prvý spoj od skrutkového terminálu vedie priamo k prúdovému senzoru. Druhý spoj však prechádza zvláštnym oblúčikom medi plošného spoja do bezpečnostnej diódy, ktorá je v sérii s MOSFETom. Účel tohto oblúčika a veľmi úzkehou cestou nie je úplne jasný. Možno je to mimoriadne lacná a veľmi rýchla poistka.

Špecifikácie ZPD30A

• Výrobca: ZHIYU
• Napájacie napätie: typicky 12 V DC
• Napájací prúd: 0,5 A max.
• Vybíjací prúd: 0,2 A až 9,99 A
• Nastavenie rozlíšenia vybíjacieho prúdu: 10 mA alebo 100 mA
• Presnosť vybíjacieho prúdu: ± 1,5%
• Prahové napätie: 1,0 V až 25,0 V
• Nastavenie rozlíšenia prahového napätia: 100 mV alebo 1 V
• Presnosť prahového napätia: ± 1%
• Maximálne napätie na vstupe: 30 V
• Indikácia kapacity: 999,9 Ah max.
• Indikácia spotreby energie: 9999 Wh max.
• Maximálna spotreba energie: 60 W
• Ochrana proti preťaženiu: automatické obmedzenie prúdu
• Chladenie: vynútená automatická aktivácia
• Rozmery: 110 mm x 70 mm x 60 mm
• Hmotnosť: 145 g

ZPB30A v nasadení

Spustenie zariadenia a nastavenie režimu

Stlačte červené tlačidlo „ON / OFF“ a súčasne zapnite napájacie napätie 12 V DC. Otočným gombíkom môžete zvoliť režim „Fun1“ alebo „Fun2“. „Fun1“ by sa mal používať pri testovaní napájacích zdrojov, „Fun2“ pri testovaní batérií a akumulátorov. Uvoľnite červené tlačidlo a potom ho znova stlačte. Pomocou enkódera môžete teraz nastaviť režim bzučiaka. 'bEon' zapne bzučiak, 'bEoF' ho vypne. Potvrďte to znova stlačením červeného tlačidla. Tieto nastavenia sa ukladajú do pamäte prístroja.

Testovanie napájacieho zdroja

Uistite sa, že jednotka je v pohotovostnom režime stlačením červeného tlačidla, kým nesvieti LED „Run“. Pripojte napájací zdroj, ktorý chcete testovať, k zelenej skrutkovej svorke, kladný vodič k 'P +', záporný vodič k 'P -'. Stlačte enkóder, kým sa nerozsvieti LED „A“. Otáčaním gombíka môžete nastaviť požadovaný vybíjací prúd. Ak sa rozsvieti ľavá LED dióda medzi dvoma displejmi, môžete nastaviť prúd na 100 mA. Raz stlačte otočný enkóder a môžete nastaviť prúd na 10 mA. Opäť stlačte enkóder a môžete nastaviť prahové napätie. V tomto režime je však toto nastavenie úplne zbytočné a najlepšie je nastaviť prahovú hodnotu na minimálnu hodnotu 1,0 V. To sa dá urobiť aj s dvoma rôznymi rozlíšeniami, 1 V a 0,1 V. Nakoniec stlačte malé červené tlačidlo. Rozsvieti sa červená LED „Run“ a testovaný zdroj napájania sa vybije pri nastavenom prúde. Horný displej zobrazuje napätie napájacieho zdroja.

Zaznamenávanie charakteristík napätia / prúdu napájacieho zdroja

Vypnite ZPB30A stlačením červeného tlačidla. Nastavte vybíjací prúd na minimálnu hodnotu 200 mA. ZPB30A znovu zapnite a poznačte si výstupné napätie napájacieho zdroja. Tieto kroky opakujte vždy so 100 mA väčším zaťažovacím prúdom, až kým nezistíte, že súčasné obmedzenie testovaného zdroja napájania začne fungovať a výstupné napätie sa nezačne znižovať. Teraz môžete údaje zaznamenať do pekného grafu. S ZPB30A je to skutočne na kúsok koláča jednu kávu, ktorý je pripravený za pár minút. V nasledujúcom grafe sme zmerali U / I charakteristiku napájacieho zdroja P.SUP.EU24W . Z tohto zdroja môžte odoberať 24 V DC pri maximálnom prúde 1 A, ale funguje lepšie, ako je to znázornené na grafe. Z tohto grafu nevyplýva, aké dlhodobé preťaženie spôsobuje teplota napájacieho zdroja. S ZPB30A to však môžete ľahko zmerať.

Graf napätia / prúdu napájacieho zdroja, meraný ZPB30A.

Výpočet vnútorného odporu napájacieho zdroja

Odpor je podľa Ohmovho zákona napätie delené prúdom. Táto konštanta sa dá ľahko merať pomocou ZPB30A. Zmerajte výstupné napätie zdroja napájania pri dvoch prúdoch, napríklad pri 200 mA a 800 mA. Vypočítajte rozdiel medzi týmito dvoma napätiami. Vydeľte tento rozdiel napätia rozdielom prúdu, v tomto príklade 600 mA, a viete, aký je vnútorný odpor vášho zdroja napájania. V tomto príklade sa ukázalo, že P.SUP.EU24W má vnútorný odpor 0,23 Ω.

Skúšanie batérií a akumulátorov

Jediný rozdiel je v tom, že v režime „Fun2“ musíte nielen nastaviť výbojový prúd na požadovanú hodnotu, ale tiež nastaviť prahové napätie. Pripojte úplne nabitý akumulátor alebo novú batériu k skrutkovému terminálu a stlačte tlačidlo „ON / OFF“ na ZPB30A. Na hornom displeji vidíte postupne napätie (V), vypočítanú kapacitu (Ah) a vypočítanú dodanú energiu (Wh). Čím dlhšie budete merať, tým väčšie budú posledné dve hodnoty. Namerané napätie sa pomaly, ale isto zníži, pretože je batéria vybitá. V určitom okamihu napätie klesne pod zvolené prahové napätie. Bzučiak ZPB30A zapípa, stlačením červeného tlačidla „ON / OFF“ sa toto zastaví. Otočením enkódera vidíte na hornom displeji celkovú kapacitu a energiu. Po opätovnom stlačení červeného tlačidla sa hodnoty uložené v pamäti vymažú a môžete začať nové meranie.

Presnosť meraní

Pri niekoľkých meraniach sa vybíjací prúd a terminálne napätie merali aj pomocou presného digitálneho multimetra. Merania ZPB30A sa ukázali ako veľmi presné. Maximálna prúdová odchýlka testovanej vzorky bola 0,02 A, maximálna odchýlka napätia 0,1 V.

Teplota chladiaceho bloku

Potom sa zmerala teplota chladiča. ZPB30A bol zaťažený napätím 20,0 V a vybíjacím prúdom 3,00 A. Spotreba energie bola 60 W, maximum podľa špecifikácií. Ventilátor potom samozrejme beží na plnú rýchlosť. Teplota sa merala v kontaktnom bode medzi chladičom a MOSFETom. Maximálna teplota meraná pri teplote okolia +20 ° C bola +85 ° C, čo je veľmi bezpečná hodnota.

Meranie pomocou štvorvodičovej technológie merania

Nakoniec niektoré informácie o už spomínanej „technike merania štyroch vodičov“. Ak k ZPB30A pripojíte napájací zdroj 5,0 V, môžete ho načítať s maximálnym prúdom 9,99 A. Rozptylený výkon je potom iba 50 W, v rámci špecifikácií zariadenia. Ak však k ZPB30A pripojíte napájanie pomocou pomerne dlhých vodičov, určité napätie sa stratí cez tieto vodiče kvôli vnútornému odporu medených vodičov. Napätie merané ZPB30A už nie je rovnaké ako napätie prítomné na výstupe napájacieho zdroja.

Meranie pomocou techniky štvorvodičového merania.

Na kompenzáciu tejto chyby merania môžete použiť techniku ​​štvorvodičového merania. Pri tejto technike je meranie koncového napätia napájacieho zdroja oddelené od obvodu, ktorý zaťažuje napájací zdroj. Táto metóda je uvedená na obrázku. Výstup napájacieho zdroja je vedený hrubými vodičmi do skrutkových svoriek na ZPB30A. Dva výstupy napájania však pripájate normálnymi testovacími vodičmi k dvom kolíkom konektora U + a U -. ZPB30A to vyhodnotí a použije napätie medzi týmito dvoma kolíkmi na zobrazenie napätia napájacieho zdroja. Vyhneme sa chybám merania spôsobeným poklesom napätia na vodičoch, ktoré vedú prúd.

Priamy odkaz na kúpu ZPB 30 A - klikni (Banggood)